Методы и средства измерения морского волнения волномерными буями : Теория и проектирование

• Автор: Грязин, Дмитрий Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 313 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Методы и средства измерения морского волнения.
Волномерные буи как объект исследования
1.1. Математическое представление морского волнения
1.2. Классификация приборов для измерения волнения
1.3. Волномерный буй, как объект исследования
1.4. Требования, предъявляемые к волнографам,
эксплуатируемым в различных отраслях техники
Выводы к главе 1 и постановка задачи исследований
Глава 2. Исследование динамических характеристик первичных
преобразователей волномерных буёв
2.1. Постановка задачи
2.2. Исследование структуры гидромеханических сил, действующих на первичный преобразователь прибора
при измерении волнения
2.3. Определение гидродинамических сил, действующих на первичный преобразователь произвольной формы
на регулярном волнении
2.4. Расчёт нелинейных колебаний первичного преобразователя на основе численного решения системы дифференциальных уравнений
2.5. Моделирование колебаний первичного преобразователя цилиндрической формы на основе линейных уравнений.
Сравнение результатов расчётов, выполненных различными способами с экспериментальными данными
Выводы к главе
Глава 3. Разработка инженерных методов расчёта первичных
преобразователей волномерных буёв
3.1. Постановка задачи исследований
3.2. Метод измерения волнения с помощью буя с гидростатическим датчиком давления и его применение на мелководье
3.3. Метод расчёта вертикальной качки цилиндрических первичных преобразователей волномерных буёв
3.4. Математическое моделирование вертикальных колебаний первичного преобразователя волномерного буя, имеющего подвесные элементы, с учётом растяжения кабель - троса
3.5. Исследование влияния конструктивных элементов, на демпфирование вертикальных колебаний первичных преобразователей
3.6. Математическое моделирование продольных колебаний первичного преобразователя
3.7. Выбор параметров колебательного процесса первичного преобразователя
Выводы к главе
Глава 4. Исследование промежуточных преобразователей
волномерных буёв
4.1. Задачи, решаемые при выборе промежуточных преобразователей приборов
4.2. Исследование динамических характеристик датчика на основе гидрометрической вертушки
4.3. Исследование статических и динамических характеристик датчиков давления
4.4. Исследование характеристик сильфонов и мембран, применяемых в датчиках давления волномерных буёв
4.5. Исследование динамических характеристик гировертикали, применяемой для измерения углов волнового склона
Выводы к главе
Глава 5. Проектирование волномерных буёв
5.1. Постановка задачи исследований
5.2. Исследование погрешностей измерения параметров
волнения волномерными буями
5.2.1. Классификация погрешностей волномерных буёв
5.2.2. Погрешность измерения, обусловленная орбитальным движением буя
5.2.3. Погрешность, обусловленная давлением волн на гидростатический преобразователь
5.2.4. Погрешности, обусловленные различными значениями плотности воды и силы тяжести на акваториях измерений
5.2.5. Суммарная погрешность измерения параметров волнения
5.3. Разработка метода расчёта конструкции волномерного буя
5.4. Волномерный буй «Дельфин»
5.5. Проектирование системы измерения параметров волнения
5.6. Волномерный буй «Нептун»
Выводы к главе
Глава 6. Лабораторные и натурные экспериментальные исследования
6.1. Общая характеристика решаемых задач
6.2. Исследование гидродинамических коэффициентов
6.3. Методика исследований вертикальных колебаний буёв
6.4. Сравнительные натурные испытания волнографов
6.5. Использование аппаратуры при проведении натурных испытаний судов
Выводы к главе
Заключение
Список литературы
Приложения

Гидростроительство
Исследование волновых процессов в районе будущей постройки гидротехнических сооружений необходимо для их проектирования и строительства. К таким сооружениям относятся морские порты, дамбы, стационарные морские платформы различного назначения, установленные в морях и океанах.
При проектировании указанных сооружений решаются следующие основные задачи:
- Расположение элементов конструкции относительно вероятного бега волн.
- Расчёт конструкции на волновую нагрузку.
- Разработка комплекса мер по предотвращению аварий , вызванных метеорологическими факторами.
- Обеспечение требований функционирования гидросооружений.
Измерения волнения для целей гидростроительства производятся не
только при проектировании и модернизации объектов, но и в целях исследования волновых режимов вблизи гидросооружений и их отдельных конструкций для оценки экологической обстановки.
Особое внимание в гидростроительстве обращается на воздействие стоячих и инфранизкочастотных волн [28], а также волн с большой крутизной. Последние характеризуются передачей энергии элементам гидросооружений за короткое время, и во время сильных штормов наиболее опасно проявляются на мелководье, при выходе на которое, волна становится более крутой. Инфранизкочастотные волны, возникающие в акватории порта, вызывают горизонтальные колебания пришвартованных к причалу судов с периодом колебаний от 0,5 до 4 минут, а амплитуды горизонтальных колебаний могут достигать 4 м. При таком явлении, получившем название тягун, происходят обрывы швартовых тросов и повреждения судов, во избежание чего, их приходится выводить на внешний рейд. Требования, предъявляемые к волнографам в гидростроительстве представлены в табл 1.2.